본 논문은 M-레벨 QAM 계층 변조 시스템에서 반복 수신기의 복잡도를 줄이기 위한 연속 MAP(maximum a posteriori probability) 검파 방식을 제안한다. 계층 변조 신호 내의 특정 우선 순위를 갖는 신호는 계층 변조 신호를 구성하는 각 신호를 우선 순위에 따라 간섭 신호 성분으로서 제거하거나 가우시안 잡음으로 간주한 후 MAP 방식에 의해 순차적으로 검파된다. 검파 과정을 순차적으로 진행함으로써 반복 수신의 복잡도를 신호 당 전송되는 비트 수에 선형적으로 증가하도록 감소시킬 수 있으며 각 부호화 비트의 연판정 값 계산 시 간섭 제거와 가우시안 가정의 효과를 검파 과정에 반영하여 잡음 분산을 조정함으로써 순차적 검파 방식에 의해 발생할 수 있는 성능 열화를 최소화한다. 전산 모의 실험을 통하여 제안하는 순차적 MAP 검파 방식의 성능이 최적 MAP 검파 방식과 비교하여 0.5dB 미만의 성능열화를 나타내는 것을 보인다.
주파수 대역의 이용 효율을 높이기 위해 QAM, PSK와 같은 변조 방법들이 널리 쓰이고 있고, 이들을 변형한 APSK(Amplitude Phase Shift Keying) 계열의 변조 방식이 제안되어 일부 위성 통신 시스템에서 사용되고 있다. 본 논문에서는 기존 APSK 계열의 변조 방식과 마찬가지로 성상도 상에서 전송 심볼들을 원형으로 배치하지만 각 층에서의 점의 배치 개수와 각 점들 사이의 거리를 새롭게 한 $4L^2$-APSK 신호점 배치 방법을 제안하였으며, AWGN 채널에서의 오류확률에 관한 식을 유도하였다. 또한 진폭과 위상에 각각 다른 크기의 분산을 가지는 새로운 Gaussian 잡음 채널을 제시하고 이 채널에서의 오류확률을 구하는 방법도 제시하였다. 그리고 모의실험을 통하여 이론적 분석에 의한 오류확률 식의 정확성을 검증하였으며, $4L^2$-APSK와 QAM에 대해 AWGN 채널과 제안된 새로운 잡음 채널 각각에서의 오류 확률(error probability)을 비교/분석하였다.
International Journal of Computer Science & Network Security
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제23권6호
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pp.27-34
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2023
This paper proposed an Inter-Carrier-Interference (ICI) Canceling Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) receiver for 5G mobile system to support 500 km/h linear motor high speed terrestrial transportation service. A receiver in such high-speed train sees the transmission channel which is composed of multiple Doppler-shifted propagation paths. Then, a loss of sub-carrier orthogonality due to Doppler-spread channels causes ICI. The ICI Canceler is realized by the following three steps. First, using the Demodulation Reference Symbol (DMRS) pilot signals, it analyzes three parameters such as attenuation, relative delay, and Doppler-shift of each multi-path component. Secondly, based on the sets of three parameters, Channel Transfer Function (CTF) of sender sub-carrier number 𝒏 to receiver sub-carrier number 𝒍 is generated. In case of 𝒏≠𝒍, the CTF corresponds to ICI factor. Thirdly, since ICI factor is obtained, by applying ICI reverse operation by Multi-Tap Equalizer, ICI canceling can be realized. ICI canceling performance has been simulated assuming severe channel condition such as 500 km/h, 2 path reverse Doppler Shift for QPSK, 16QAM, 64QAM and 256QAM modulations. In particular, for modulation schemes below 16QAM, we confirmed that the difference between BER in a 2 path reverse Doppler shift environment and stationary environment at a moving speed of 500 km/h was very small when the number of taps in the multi-tap equalizer was set to 31 taps or more. We also confirmed that the BER performance in high-speed mobile communications for multi-level modulation schemes above 64QAM is dramatically improved by the use of a multi-tap equalizer.
This article presents a novel cooperative spectrum sharing (CSS) scheme. The primary transmitter transmits a complex Quadrature amplitude modulation (QAM) signal in the first phase, and CSS occurs in the second phase. The secondary transmitter with the largest forwarding channel gain among the nodes that successfully decode the primary signal in the first phase is selected for CSS. This selected node employs a pulse-amplitude modulation (PAM) signal for primary information message (IM) instead of the QAM signal, and it employs a modified PAM signal for the secondary IM. The proposed modified PAM signal depends on the amplitude of the primary PAM signal. This method results in no mutual interference and negligible primary interference constraint and allows a higher degree of exploitation of spatial diversity, thus enabling increase in secondary power to improve primary transmission. The outage performance is enhanced in both the primary and secondary systems. The critical region, in which the primary outage performance is enhanced with the proposed CSS scheme, can be adjusted and widened by varying either the modulation cooperation sharing factor or the number of secondary transmitters.
In this paper, we present a low complexity modified multi-level sphere decoder (SD) for multiple-input multiple-output (MIMO) systems employing quadrature amplitude modulation (QAM) signals. The proposed decoder, exploiting the multi-level structure of the QAM signal scheme, first decomposes the high-level constellation into low-level 4-QAM constellations, so-called sub-constellations. Then, it deploys SD in the sub-constellations in parallel. In addition, in the searching stage, it uses the optimal low-complexity sort method. Computer simulation results show that the proposed decoder can provide near optimal maximum-likelihood (ML) performance while it significantly reduces the computational load.
본 논문에서는 고차의 QAM 시스템을 위한 새로운 고속 반송파 복원 알고리즘을 제안한다. 제안된 방식은 수신 심볼 간 위상차를 이용하여 반송파 주파수 오프셋을 직접 검출하며, 이를 기존의 반송파 복원 방식에 적용함으로써 넓은 주파수 추적 범위와 빠른 수렴 속도를 제공하는 반송파 복원을 수행할 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 제안된 반송파 복원 방식이 주파수 오프셋이 크고 신호 대 잡음비가 낮은 상황에서도 짧은 수렴 시간을 가지는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 OFDM 시스템의 문제점으로 지적되고 있는 송신단의 피크전력 대 평균전력비(Peak to average Power Rate; PAR) 을 고려하여 부호화된 OFDM (Coded OFDM) 시스템을 설계하고 PAR 저감기법을 사용하여 BER (Bit Error Rate)과 SNR (Signal to Noise Ratio) 특성을 평가하였다. 변조방식에 따른 성능 평가를 위하여 M-ary PSK와 M-ary QAM 방식을 비교하였고, 그 결과 16-PSK와 16-QAM 의 성능이 우수하게 나타났다. 또한 16-QAM이 16-PSK 방식보다 10-3의 오차범위에서 2 dB 더 우수한 성능을 보였으며, Peak Power Clipping 기법에서는 약 5dB 정도 우수한 성능을 보였다.
본 논문에서는 M-ary QAM를 시스템에 적용할 때 발생하는 문제점을 보완하기 위한 방법을 제시한다. 기존의 CMA는 크게 두가지의 문제점을 가지는데 첫째 M의 크기가 4를 초과할 경우에는 수렴 성능이 저조하여 등화기의 성능이 떨어지며 둘째 수렴 후 위상이 왜곡되는 점이다 이를 보완하기 위하여 16-QAM 변조 방식을 적용한 신호의 등화시 변조된 신호에 따라 일정한 구간을 정한 다음 이에 따라 등화하는 방식을 달리함으로써 심볼간 간섭을 줄이고 등화 성능을 높이도록 하였다 모의 실험에서는 residual ISI를 이용하여 성능이 향상됨을 보였다.
본 논문에서는 컨벌루션 부호와 비터비 복호와 단일 탭 등화기를 적용하여 OFDM 시스템의 성능을 분석하였다. DMRS(Digital Microwave Radio System)는 룸머 페이딩 채널로 모델화 된다. 시뮬레이션 결과 룸머 페이딩 채널 환경 하에서 채널 부호를 채용한 시스템이 채널 부호를 채용하지 않은 시스템보다 BER 10 $^3$에서16QAM인 경우 감쇠 상수 0.1~0.2인 경우 3.6~10.5dB 개선됨을 알 수 있었고, 64QAM인 경우 감쇠상수 0.1인 경우 19.7dB 개선됨을 알 수 있었고, 감쇠상수 0.2인 경우 10.5dB가 요구되어졌다. 연판정일 경우 16QAM 인 경우 감쇠 상수 0.1~0.2인 경우 2~2.9dB 개선됨을 알 수 있었고, 64QAM인 경우 3.3~7.8dB 개선됨을 알 수 있었다. 등화기를 채용한 경우는 13dB 이상일 경우부터 성능 개선 폭이 점점 증가하였다.
본 논문은 레일레이 페이딩 채널 환경하에서, 적응형 변조기와 적응형 부채널 할당 방식을 적용한 다중 반송파 CDMA 시스템의 성능을 분석한다. 제안한 적응형 변조기는 QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM으로 구성하고, 신호점은 그레이 코드(Gray Code)로 나타내며, 임계값은 비트 에러율(BER)이 1 %일 경우의 평균 Eb/No를 사용한다. 적응형 부채널 할당 방식을 적용한 다중 반송파 시스템은 사용자의 DS파형을 L개의 부채널 중 가장 큰 K개의 부 채널로 선택하여 전송한다. 제안한 시스템의 경우, 총 부 채널수가 4이고 이 가운데 두 개의 부 채널로 데이터를 전송한다면 각 채널의 임계값은 5.2 dB, 9 dB, 13.2 dB와 8.4 dB, 12.2 dB, 16.3 dB 나타났다. BER이 $10^{-3}$을 만족하는 평균 $E_{b/}$$N_{o}$ 는 8.1 dB로 기존의 시스템에 비해 12.9 dB의 성능이 개선되었다. 평균 심볼당 비트수(BPS)는 7 bit의 경우 15 dB의 평균 $E_{b/}$$N_{o}$ 가 필요하다. 부 채널 에러가 발생한다면 BER이 $10^{-3}$을 만족하는 평균 $E_{b/}$$N_{o}$ 는 13.6 dB로 5.5 dB의 성능 저하가 일어났다. 일어났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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